发布时间 : 星期四 文章高分子物理习题集--答案-2009更新完毕开始阅读349b9f79c281e53a5902ff2a
23. 将无规立构聚苯乙烯(Tg =100℃，
Tf＝180℃)和等规立构聚丙烯（Tg＝
-10℃，Tm＝176℃）分别注射成型为如下图所示的长条试样（成型中，模具温度均为20℃），试分析两种试样密度、取向度和熔点沿厚度方向的变化。
回答：注射成型聚合物时，聚合物熔体在模腔中的冷却是不均匀的。因此会造成相应的取向、结晶及收缩的不均匀性。
（1）无规立构聚苯乙烯，任何成型条件下都不能结晶。因此注塑过程中，熔体进入模腔产生剪切流动，由于摸壁的摩擦阻力，速度分布是中间的芯层处较大，靠近模壁处的皮层速度小，而剪切速率分布则是中间小，两边大。高分子在模腔壁上受到的剪切力大，沿作用方向取向显著，同时模腔壁上温度低（熔体迅速冷却至20℃，远低于PS的玻璃化转变温度），即该处聚合物分子被迅速冷却固化，所以密度较低，取向被保留下来；相对而言，制品芯层受力较小，同时温度较高，冷却缓慢，分子能够通过布朗运动进行规整排列，密度较高，而取向不明显。因此从芯层到皮层会出现：密度由高到低，取向程度由低到高（从芯层到皮层取向度先增加再减小，即取向度最高的点出现在皮层和芯层的中间某个位置，也是对的）（因是非晶高聚物，也就无熔点，就无熔点的变化）。
（2）等规立构聚丙烯，结晶高聚物，注塑成型时，因此注塑过程中，熔体进入模腔后，模壁处的熔体迅速冷却，分子来不及规整的排列进入晶格，结晶完善程度低，密度低，而芯层熔体冷却速率慢，分子有充分的时间和温度条件排列进入晶格，晶体完善程度大，密度高。所以试样从芯层到皮层会出现：密度由大到小，熔点由大到小（球晶尺寸由大到小）分布。
第六章 高聚物的力学性能
5210Nm7．由聚异丁烯的时－温等效组合曲线可知，在298K时，其应力松弛到
约需10小时，试计算在253K达到同一数值所需的时间。（已知聚异丁烯的玻璃化温度为203K）
答案：根据题中条件，可以使用WLF方程计算
t?T??17.44(T?Tg) lg?51.6?(T?Tg)tTg
??Tg=203K，分别将T=298K和T=253K带入WLF方程，得出
t?253?t?298?lg??8.5827lg??11.3015t?203?t?203?
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上述两式相减得：
t?298? lg??2.7188t253??
t?298??10hr?t?253??5234hr所以：聚异丁橡胶在253K达到同样的力学松弛需要的时间为：5324h。 （室温等效原理补充题：课件作业）以0.1℃/分的升温速度测得PS的Tg=100 ℃，试问在升温速度改为10 ℃/分时，PS的Tg=?
答案： ?17.44(T?Tg)lgaT?51.6?(T?Tg)
aT??00.1??0.01?10代入上式解得:T?106.50C即升温速度为100C/分的Tg?106.50C已知25oC时聚异戊二烯的应力松弛模量-时间曲线，求测量时间为1小时，-80oC时的应力松弛模量。
答案：这个题要转换思考角度，即在25oC时，测定时间为多少时，测得的模量与-80oC、测量时间为1小时所得到的模量值相同！ 已知聚异戊二烯的Tg=-73oC，应用WLF方程和题意
logt(?80?C)1?17.44(193?200)?log??2.74t(Tg)t(Tg)51.6?(193?200)t?Tg??0.01820(hr)假定25oC时，测定时间为t（25oC），继续应用WLF方程
logt(25?C)t(25?C)?17.44(298?200)?log???11.42t(Tg)0.0182051.6?(298?200)t?25?C??1.82?10?13.4(hr)?2?10?13- 18 -
在25oC时，测定时间为1.35×10-13.5时，测得的模量与-80oC、测量时间为1小时所得到的模量值相同。因此，测量时间为1小时，-80oC时的应力松弛模量可从上图查得约为1010N/m2。
9、试总结你所学习的高聚物哪些性质与链段运动有关？
答案：与链段运动有关的聚合物性质：溶胀、橡胶弹性、蠕变、应力松弛、熔体弹性、内耗、玻璃化转变温度。
16、为什么高聚物的强度与测试的作用力速度和测试温度有关？
答案：聚合物是一种粘弹性材料，它的破坏过程也就是一种松弛过程，因此外力作用速度与温度对聚合物的强度有显著的影响。如果一种聚合物材料在拉伸实验中链段运动的松弛时间与拉伸速度相适应（即链段运动跟的上外力的作用），则材料在断裂前可以发生屈服，出现强迫高弹性。当拉伸速度提高时，链段运动跟不上外力的作用，为使材料屈服，需要更大的外力，即材料的屈服强度提高了；进一步提高拉伸速度，材料终会在更高的应力下发生脆性断裂。 从时-温等效原理上，提高拉伸速度等于降低温度，所以高聚物的强度与测试温度也有类似的关系。
18、试比较HDPE和LDPE的抗张强度和冲击强度的大小。 抗张强度：HDPE>LDPE 冲击强度：HDPE 20．有三种材料的应力-应变曲线如右图所示。 哪种材料的弹性模量最高？ 哪种材料的伸长率最大？ 哪种材料的韧性最高？ 哪种材料的在断裂前没有明显的塑性变形？ 判断顺丁橡胶、尼龙6、酚醛塑料分别对应哪种材料的曲线？ 答案：材料Ⅰ弹性模量最高 材料Ⅲ伸长率最大 材料Ⅱ韧性最高 材料Ⅰ在断裂前没有明显的塑性变形 顺丁橡胶对应材料Ⅲ；尼龙6对应材料Ⅱ；酚醛塑料对应材料Ⅰ。 第七章 高聚物的电学性质和其他性质 - 19 - 3．比较介电系数?的大小 答案：介电系数从小到大：聚乙烯<聚氯乙烯<聚己二酰己二胺 4．比较介电损耗tg?的大小 答案：介电损耗从小到大：聚丙烯<聚甲醛<聚甲基丙烯酸甲酯 5．在高聚物中加入增塑剂对高聚物的力学损耗及介电损耗有何影响，为什么？ 答案：高聚物中加入增塑剂后，高聚物的力学损耗峰（或介电损耗峰）向低温方向移动。增塑剂的加入，是高聚物分子间相互作用力减小，分子间距离增大，因此分子运动变得容易，在较低的温度下表现出明显的力学损耗（介电损耗）。（或者说力学损耗峰对应高聚物的玻璃化转变温度，当增塑剂加入，分子运动变得容易，使Tg下降，力学损耗峰向低温方向移动。） 7．本体聚合和乳液聚合所得的聚苯乙烯，哪种产品的介电性能好？为什么？ 答案：本体聚合得到的聚苯乙烯，产物纯净，杂质少，产品的介电性能好。 12. 塑料加工中有一项技术叫做“高频模塑技术”，其方法是将极性塑料置于模具中并受高频电场的作用，几秒钟内原料就熔化、成型。这种技术基于什么原理？能否用这种技术加工聚乙烯？ - 20 -